ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ № 9, 2013
С О Д Е Р Ж А Н И Е И А Н Н О Т А Ц И И
К 75-летию кафедры «Проектирование и производство
электронной аппаратуры» МГТУ им. Н.Э. Баумана
Андреев К. А., Тиняков Ю. Н., Шахнов В. А. Математические модели гибридных чувствительных элементов датчиков давления … 2
Исследуются прикладные вопросы реализации новых поколений чувствительных элементов датчиков давления, вопросы их защиты от электромагнитных помех, самодиагностики, взрывобезопасного исполнения и т. д. Основное внимание уделяется моделям чувствительных элементов преобразователей на основе интеграции объемного кремния, кремниевых и микроэлектронных элементов и наноструктурированных материалов. Полученные результаты будут использованы для реализации интеллектуальных и энергоэффективных сенсорных сетей нового поколения.
Ключевые слова: гибридные чувствительные элементы, датчики давления, сенсорные системы.
Andreev K. A., Tinyakov Yu. N., Shakhnov V. A. Mathematical models hybrid sensing elements transducers pressure
The paper explores questions of the application of new generations of sensors, their protection from electromagnetic interference, self-diagnostics, explosion-proof, etc. A separate topic of research methods are receiving and transmitting information. The focus is on the principles of operation of the sensors transducers based on the integration of bulk silicon, and silicon microelectronic elements and nanostructured materials. The results will be used for the implementation of intelligent and energy efficient new generation of sensor networks.
Keywords: hybrid sensors, pressure sensors, sense net.
Власов А. И. Пространственная модель оценки эволюции методов визуального проектирования сложных систем … 10
В работе рассмотрены результаты системного анализа применимости визуальных методов моделирования сложных систем при использовании различных проектных методик. Предложена пространственная модель для оценки эволюции и эффективности широко распространенны методов разработки визуальных схем сложных технических систем. Отмечено, что известные походы визуального анализа характеризуются изолированностью при проектировании на разных этапах жизненного цикла изделий электронной техники. Как правило, они обеспечивают описание отдельных модулей сложных систем и не имеют средств миграции данных моделей между различными уровнями проектных процедур. Даны оценки важности учета оси "регламент" в общей пространственной модели эволюционного проектирования сложных систем с использованием визуальных методов.
Ключевые слова: визуальное проектирование, сложные системы, конструкторско-технологическая информатика.
Vlasov A. I. Spatial model assessment of evolution methods of visual design of complex systems
The paper presents the results of the synthesis and analysis of the applicability of the system of visual representation methods of the domain. A three-dimensional model is proposed to evaluate the efficiency of evolution and widespread methods of creating visual diagrams of complex technical systems. It was noted that well-known hiking visual analysis are characterized by isolation in the design of the different stages of the life cycle. This causes a low efficiency of the visual techniques, in particular in the analysis process, while they provide a description of the individual modules social production system and have no means of data migration patterns at different levels of expertise. Estimates of the axis of the importance of the couple "regulation" in the general spatial model of evolutionary design.
Keywords: visual design, complex systems engineering and design informatics.
Зинченко Л. А., Косолапов И. А., Шахнов В. А. Особенности многомасштабного моделирования микрооптоэлектромеханических систем с учетом технологических погрешностей … 29
Рассмотрены особенности многомасштабного иерархического моделирования микрооптоэлектромеханических систем. Приведена методика расчета и алгоритм моделирования. Рассмотрено влияние технологических погрешностей на конечные характеристики микрооптоэлектромеханических систем. Предложены подходы, проиллюстрированные на примере микрооптоэлектромеханического акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо.
Ключевые слова: микрооптоэлектромеханические системы, многомасштабное моделирование, математическая модель.
Zinchenko L. A., Kosolapov I. A., Shakhnov V. A. Features of multiscale modeling of micro-opto-electromechanical systems for DFM
The article describes the features of the hierarchical multiscale modeling micro-opto-electromechanical systems. Cites methods of calculation and modeling algorithm. Examines technological errors influence the final characteristics of micro-opto-electromechanical systems. Introduced approaches are illustrated by the micro-opto-electromechanical accelerometer based on Fabry-Perot interferometer.
Keywords: MEMS, NEMS.
Амирханов А. В., Гладких А. А., Глушко А. А. и др. Разработка парадигмы проектирования СБИС с учетом результатов конструкторско-технологического моделирования … 38
Рассмотрены особенности проектирования СБИС и разработки технологического процесса их изготовления с применением средств конструкторско-технологического моделирования. Подробно описаны три взаимосвязанных блока проектирования, а также задачи, решенные в рамках каждого из них. Определен круг задач, которые предстоит решить в ближайшем будущем с переходом на все более жесткие проектные нормы.
Ключевые слова: проектирование, СБИС, TCAD.
Amirkhanov A. V., Gladkikh A. A., Glushko A. A., et al. Development of the IC design paradigm based on technology simulation results
The features of VLSI design and technology development using complex simulations are considered in the article. Three design blocks, which are connected to each other, are described in the article. The purposes and tasks of each block are stated and achieved. In the end of the article the tasks which should be solved are determined.
Keywords: VLSI design, TCAD.
Денисенко Н. А., Лавров А. В., Муравьев К. А., Чебова А. И. Исследования сенсорной сети датчиков давления … 51
Рассмотрены особенности разработки программно-аппаратного комплекса экспериментальных исследований сенсорной сети датчиков давления с применением стека протоколов ZigBee для передачи данных. Проведен анализ и выбор модулей и микросхем для реализации беспроводной сенсорной сети. Рассмотрен экспериментальный лабораторно-демонстрационный стенд и методика экспериментальных исследований сенсорной сети датчиков давления. Даны рекомендации по применению сенсорных систем датчиков давления на основе протокола ZigBee.
Ключевые слова: сенсорные сети, датчики давления.
Denisenko N. A., D. Lavrov A. V., Muraviev K. A., Chebova A. I. Research network touch sensor pressure
The paper discusses the features of the development of hardware and software of the experimental studies of pressure sensors sensor network using ZigBee protocol stack for data transfer. The analysis and selection of modules and circuits for implementing a wireless sensor network, the development of an experimental laboratory and demonstration stand and techniques of experimental research sensor network pressure sensors. Recommendations on the use of pressure sensors sensor systems based on the protocol ZigBee.
Keywords: Sensor networks, pressure sensors.
Демин А. А., Терентьев Д. С. Альтернативная технология изготовления сенсорного емкостного экрана … 56
Исследованы и проанализированы технологические процессы микроэлектроники, обеспечивающие создание электронных устройств сенсорного ввода информации, работающих на емкостном и резистивном принципах построения. Сформулированы проблемы существующих микроэлектронных технологий и предложен новый, альтернативный способ производства микроэлектронных емкостных сенсорных экранов. Предложены результаты исследований, позволяющие в 6–8 раз снизить технологическую себестоимость емкостного сенсорного экрана, повысить его надежность до 1 млрд. прикосновений и светопропускаемость свыше 92 %. На основе последних микроэлектронных технологий предложен способ формирования слоев сенсорной панели, операции которого могут протекать при температурах, меньших в 1,5–2 раза, чем в случае традиционной технологии.
Ключевые слова: сенсорные экраны, технология ITO, себестоимость, резистивная и емкостная технологии изготовления.
Demin A. A., Shakhnov V. A., Terentyev D. S. Alternative manufacturing techniques of the touch capacitive screen
The paper had investigated and analyzed technological microelectronics processes, that provide a creation of electronic devices of sensory input, working on a capacitive and resistive principles. The problems of existing microelectronic technologies had formulated, and the new alternative way of manufacturing of microelectronic capacitive touchscreens had proposed. Studies had conducted, which resulted in a technological cost capacitive touch screen can be reduced by 6–8 times, the reliability increases to 1 billion contacts and light transmission reachs over 92 %. The method for forming the touch panel layers had proposed based on the latest microelectronic technologies and provides technological operations which can occur at temperatures lower than 1.5–2 times higher than in the case of traditional technologies.
Keywords: touch screen, ITO, cost, resistive, capacitive.
* * *
Костыгов А. М., Кычкин А. В. Структуризация удаленного мониторинга группы интеллектуальных подвижных платформ в реальном времени … 65
Предложен подход к структурной организации системы удаленного мониторинга группы интеллектуальных подвижных платформ в реальном времени. Построена информационная модель и структурное решение для удаленного мониторинга, обеспечивающего высокоэффективный сбор и передачу измерительной информации с распределенных подвижных объектов. Проведена комплексная оценка структурных компонент на основе агрегирования критериев системы с помощью логических матриц свертки.
Ключевые слова: удаленный мониторинг, интеллектуальная подвижная платформа, распределенная система, режим реального времени, комплексный критерий.
Mishkov M.Yu., Podkin Yu.G. Distinctive features of capacitive primary measuring transducers design for dissipative liquid environments. Part 2. Design and breadboarding
Distinctive features of capacitive primary measuring transducers (PMT) design for environmental monitoring of fresh water basins are considered. It was shown that coaxial cylindrical PMT in radiofrequency region at signal electrode length larger than several tenths of percent should be considered as distributed electrical media. Method of a calculation of equivalent input conductance and its constituents based on cascade connection of extended coaxial PMT was elaborated. The design of submersible capacitive PMT ensuring reliable transformation of dielectric characteristics of water environment up to 10 ... 50 MHz frequencies.
Keywords: environmental monitoring, primary measuring transducer, time domain reflectometry, water environment.
Морозов В. П. О погрешностях реконфигурируемых аналоговых фильтров … 70
Рассмотрены погрешности воспроизведения сигналов в структурах аналоговых фильтров, реализуемых с помощью программируемых аналоговых интегральных схем.
Ключевые слова: ФНЧ и ФВЧ первого порядка, постоянная времени, аналого-цифровая программируемая микросхема, реконфигурация, нелинейные искажения.
Morozov V. P. About errors of the reconfigurable analog filters
Errors of the signal reproduction in the analog filters structures realized by means of field programmed analog arrays use are considered.
Keywords: first order low-pass and high-pass filters, time-constant, programmed analog-digital integral circuit. reconfiguration, nonlinear distortions.
Мишков М. Ю., Подкин Ю. Г. Особенности проектирования емкостных измерительных преобразователей диссипативных жидких сред. Ч. 2. Конструирование и макетирование … 73
Рассмотрены особенности проектирования емкостных первичных измерительных преобразователей (ПИП) для экологического мониторинга пресных водоемов. Показано, что коаксиальный цилиндрический ПИП в области радиочастот при длине сигнального электрода, превышающей доли процента от длины волны, следует рассматривать как распределенную электрическую среду. Разработана методика расчета эквивалентной входной проводимости и ее составляющих на основе каскадного соединения элементов протяженного коаксиального ПИП. Предложена конструкция погружного емкостного ПИП, обеспечивающего достоверное преобразование диэлектрических характеристик водной среды на частотах до 10…50 МГц.
Ключевые слова: экологический мониторинг, первичный измерительный преобразователь, диэлькометрия, водная среда.
Mishkov M.Yu., Podkin Yu.G. Distinctive features of capacitive primary measuring transducers design for dissipative liquid environments. Part 2. Design and breadboarding
Distinctive features of capacitive primary measuring transducers (PMT) design for environmental monitoring of fresh water basins are considered. It was shown that coaxial cylindrical PMT in radiofrequency region at signal electrode length larger than several tenths of percent should be considered as distributed electrical media. Method of a calculation of equivalent input conductance and its constituents based on cascade connection of extended coaxial PMT was elaborated. The design of submersible capacitive PMT ensuring reliable transformation of dielectric characteristics of water environment up to 10…50 MHz frequencies.
Keywords: environmental monitoring, primary measuring transducer, time domain reflectometry, water environment.
Contents and abstracts … 80